500187 Principios de Microbiología (Fundamentals of ... · conservación de microorganismos, así como para su crecimiento y control. (Relacionado con las competencias C4, C16 y

PROCEDIMIENTO DE COORDINACIÓN DE ENSEÑANZAS DE LA FACULTAD DE

CIENCIAS DE LA UEx (PCOE)

Asunto: Plan Docente Asignatura

500187 Principios de Microbiología

(Fundamentals of Microbiology)

Código: PCOE_D002_BIO

Fecha: 31/05/13

PLAN DOCENTE DE LA ASIGNATURA

Curso académico: 2012-13

Identificación y características de la asignatura

Denominación 500187 Principios de Microbiología (Fundamentals of Microbiology)

Créditos ECTS 6

Titulación/es Biología

Centro F. Ciencias

Semestre 3º Carácter Obligatorio

Módulo Biología Celular y Microbiología (Módulo 3) Materia Microbiología

Profesor/es Nombre Despacho Correo-e Página web Germán Larriba Calle Edificio Biológicas [email protected] Encarnación Andaluz López idem [email protected]

Toni Ciudad Sánchez idem [email protected]

Jonathan Gómez Raja idem [email protected]

Área de conocimiento Microbiología

Departamento Ciencias Biomédicas

Profesor coordinador Germán Larriba Calle







Fecha: 31/05/13

Competencias

COMPETENCIAS TRANSVERSALES

Utilizar y aplicar tecnología de información y comunicación (TIC) en el ámbito formativo y profesional (Competencia C2 del Título)

Poseer y comprender la información de libros de texto avanzados y acceder a conocimientos procedentes de la vanguardia del campo de estudio del título. (Competencia C3 del Título)

Desarrollar habilidades de aprendizaje, organización y planificación, necesarias tanto para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía, como para el desempeño profesional. (Competencia C4 del Título)

Interpretar, analizar y sintetizar datos e información relevante que permitan al alumno desarrollar ideas, resolver problemas y emitir un razonamiento crítico sobre temas importantes de índole social, científica o ética. (Competencia C5 del Título)

Transmitir de forma eficaz resultados y conclusiones a un público tanto especializado como no especializado. (Competencia C6 del Título)

Expresarse correctamente de forma escrita y oral en la lengua nativa, así como dominar suficientemente un idioma extranjero, preferentemente el inglés. (Competencia C7 del Título)

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

Desarrollar las habilidades básicas para la utilización de microscopios y de las técnicas necesarias para la confección de preparados de microorganismos para su visualización. (Relacionado con las competencias C4 y C18 del Título)

Conocer el concepto y origen de la vida y ser capaz de reconocer distintos niveles de organización de los seres vivos. (Relacionado con las competencias C14 y C16 del Título)

Conocer la estructura y función de los virus y de las células procariotas y eucariotas. (Relacionado con las competencias C11, C12, C13 C14 y C15 del Título)

Conocer y saber utilizar las técnicas e instrumentos necesarios para el aislamiento, identificación y conservación de microorganismos, así como para su crecimiento y control. (Relacionado con las competencias C4, C16 y C18 del Título)

Conocer y saber analizar la diversidad microbiana, sus capacidades metabólicas y el papel de los microorganismos en diferentes ámbitos y procesos en los que intervienen. (Relacionado con las competencias C5, C13, C16, C17, C18, C19 y C20 del Título)

Conocer las posibilidades de manipulación genética de los microorganismos, las técnicas que lo hacen posible y ser capaz de aplicarlas a casos sencillos. (Relacionado con las competencias C15 y C20 del Título)







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Temas y contenidos

Breve descripción del contenido

La exposición del desarrollo histórico de la Microbiología y la introducción a posición evolutiva de los microorganismos en el mundo viviente: Ayuda a encuadrar la Microbiología dentro de la Biología. La descripción de los fundamentos de las técnicas básicas de estudio y control de microorganismos: Capacita para la manipulación de microorganismos y virus. La descripción de la estructura de la célula bacteriana y las funciones asociadas a sus distintos componentes: Da idea de la complejidad en estructura y función de la célula procariota. La descripción comprensiva de las vías metabólicas específicas de bacterias y de su regulación Explica la diversidad metabólica de los microorganismos, su ubicuidad, y da idea de los grupos tróficos existentes. El análisis del crecimiento de poblaciones microbianas, métodos de determinación y modelos matemáticos de dicho crecimiento. Permite comprender la estructura y dinámica de poblaciones y las técnicas de crecimiento controlado. El análisis del ciclo de división de la célula bacteriana: Da una nueva visión de los procesos de división y forma celular. La descripción del efecto que ejercen los factores ambientales (temperatura, actividad del agua, presión hidrostática, pH, y concentración de oxígeno) sobre el crecimiento: Permite entender las adaptaciones funcionales al medio y completa la comprensión de la ubicuidad y diversidad microbiana. La descripción de la estructura, modo de multiplicación de los virus, así como su interacción con el hospedador: Introduce a la estructura y función de los virus y su diversidad. La descripción de los procesos que garantizan la variabilidad genética en bacterias, su importancia en la evolución y en la patogenicidad, la diversidad de genomas microbianos y procesos genéticos básicos en levaduras: Permite conocer los mecanismos de la herencia microbiana y comprender las bases genéticas de su biodiversidad.

Temario de la asignatura

I- INTRODUCCIÓN

Tema 1: Historia de la Microbiología

Descubrimiento de los microorganismos. Controversia sobre la generación espontánea. Descubrimiento del papel de los microorganismos en las fermentaciones. Los microorganismos como agentes etiológicos de enfermedades. Postulados de Koch. Desarrollo de los métodos de cultivo puro. Descubrimiento de los virus. Los microorganismos como agentes geoquímicos. Situación actual y perspectivas de futuro en Microbiología. El objeto de la microbiología.







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Tema 2. Posición de los microorganismos en el mundo viviente: el árbol de la vida.

Características, propiedades y origen de las células. Teoría celular. Células procarióticas y eucarióticas. Evolución microbiana. Medida de distancias filogenéticas: relojes evolutivos. Catálogos del RNA ribosómico 16S. El árbol filogenético universal. Diferencias entre Archaea, Bacteria y Eukarya. Microorganismos y evolución. Teoría del cronocito.

II. TECNICAS MICROBIOLOGICAS

Tema 3: Observación de los microorganismos.

Microscopía óptica, conceptos básicos. Microscopio de campo claro: objetivo de inmersión. Microscopios de campo oscuro y de contraste de fases. Microscopios de luz ultravioleta y de fluorescencia. Imágenes tridimensionales en microscopía óptica. Examen de preparaciones en fresco. Técnicas de tinción para microscopía óptica. Microscopía electrónica: microscopios de transmisión y de barrido; preparación de muestras.

Tema 4: Cultivo de microorganismos.

Composición y preparación de los medios de cultivo. Tipos de medios. Medios sintéticos y complejos. Medios selectivos, diferenciales y enriquecidos. Agentes solidificantes. Aislamiento de microorganismos en cultivo puro. Técnicas de enriquecimiento. Mantenimiento y conservación de microorganismos. Colecciones de microorganismos.

Tema 5: Esterilización y desinfección.

Conceptos básicos. Control de poblaciones por medios físicos. Destrucción de microorganismos por calor. Calor húmedo: el autoclave. Tindalización. Pasteurización. Calor seco. Esterilización por filtración. Radiaciones. Control de poblaciones por agentes químicos: fenoles, alcoholes, halógenos, metales pesados, ácidos, bases, detergentes, aldehídos, peróxidos. Agentes gaseosos: óxido de etileno, propionolactona. Evaluación de un desinfectante.

III. BIOLOGÍA CELULAR BACTERIANA

Tema 6: Envolturas externas: membrana plasmática y pared celular

Tamaño, forma y disposición de las bacterias. Protoplastos y esferoplastos. Membrana plasmática: mesosomas. Transporte a través de la membrana plasmática en bacterias. Translocación de grupo y transporte activo. Pared celular bacteriana: composición química y estructura del péptidoglicano.

Tema 7: Tipos de pared celular y procesos de secreción

Pared celular de bacterias Gram positivas. Pared celular de bacterias Gram negativas: la membrana externa. Paredes celulares de Archaea. Otras envolturas presentes en algunas bacterias: cápsulas y capas mucosas. Cubiertas S. Secreción de macromoléculas. Tipos de secreción en bacterias:







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características e importancia de cada tipo. Biosíntesis y ensamblaje del péptidoglicano y de la membrana externa. Bombas de eflujo.

Tema 8: Apéndices celulares, movilidad y quimiotaxis

Morfología externa de las células flageladas. Estructura molecular del flagelo. El mecanismo del movimiento flagelar. Quimiotaxis bacteriana: transducción de señales al motor flagelar. Otros tipos de movimiento en procariotas. Apéndices celulares especiales: fimbrias y pili. Tipos de pili. El operón Pap: estructura, ensamblaje y función de los pili que codifica. Fimbrias tipo I. Pili tipo IV: papel en adhesión y movimiento.

Tema 9: Orgánulos citoplasmáticos, componentes el citoesqueleto y región nuclear.

Estructuras intracelulares específicas de procariotas: magnetosomas, carboxisomas, vesículas de gas y de Chlorobium. Sustancias de reserva. Componentes del citoesqueleto bacteriano. La región nuclear: el cromosoma bacteriano. Características de las DNA polimerasas bacterianas. Replicación del cromosoma bacteriano. Replicación de plásmidos.

Tema 10: Formas de resistencia en bacteria: Endosporas

Características morfológicas y estructuras de las endosporas. Etapas en la formación de endosporas. Regulación y genética de la esporulación: transducción de señales y factores sigma. Activación, germinación y crecimiento. Otras formas de resistencia.

IV. METABOLISMO Y FISIOLOGIA MICROBIANOS

Tema 11: Obtención de energía

Conceptos básicos de energética microbiana. Clasificación de los microorganismos en función de las fuentes de carbono y energía. Microorganismos quimioorganotrofos. Concepto y tipos de fermentación. Concepto de respiración. Respiración aerobia y respiración anaerobia.

Tema 12: Obtención de energía (continuación)

Generación de energía por microorganismos quimiolitotrofos y fotosintéticos. Oxidación de compuestos inorgánicos. Fotosíntesis oxigénica y fotosíntesis anoxigénica.

Tema 13: Biosíntesis en microorganismos.

Métodos de estudio. Autotrofía: vías metabólicas de fijación de CO2. Asimilación de nitrógeno y azufre. Interconexión entre rutas catabólicas y biosintéticas. Biosíntesis de precursores y macromoléculas.

Tema 14: Regulación del metabolismo microbiano.

Principales tipos de regulación. Regulación de la transcripción: control negativo y control positivo;







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atenuación; regulación por RNA antisentido. Sistemas de control global: represión catabólica; factores sigma específicos; percepción en quórum. Transducción de señales: sistemas reguladores de dos componentes; factores sigma de la subfamilia EFC.

V. CRECIMIENTO MICROBIANO E INFLUENCIA DE LOS FACTORES AMBIENTALES

Tema 15: Crecimiento de poblaciones microbianas.

Concepto de crecimiento de poblaciones microbianas. Métodos de medida: número de células y masa celular. Expresión matemática del crecimiento. Velocidad específica de crecimiento y tiempo de generación. Curva de crecimiento. Regulón de la fase estacionaria.

Tema 16: Sistemas de crecimiento microbiano controlado.

Rendimiento del crecimiento. Efecto de la concentración de nutrientes sobre la velocidad de crecimiento. Teoría del cultivo continuo. Quimiostato. Expresiones matemáticas. Energía de mantenimiento. Turbidostato.

Tema 17: Ciclo de división celular bacteriano

Métodos de estudio: crecimiento sincrónico y sondas fluorescentes. Ciclo celular bacteriano: regulación de la replicación del DNA. División celular en bacterias: formación del septo. Conexión entre división celular y replicación del DNA cromosómico y plasmídico.

Tema 18: Efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento.

Efecto de la temperatura sobre el crecimiento microbiano. Mecanismos de supervivencia a altas y bajas temperaturas. Actividad del agua. Microorganismos osmofílicos: mecanismos de regulación de la presión osmótica interna. Clasificación de los microorganismos en relación con la concentración salina. Microorganismos halófilos extremos.

Tema 19: Efecto de los factores ambientales sobre el crecimiento (cont.).

Presión hidrostática. Efecto del pH en el crecimiento. Clasificación de los microorganismos en relación al oxígeno. Formas moleculares y radicales libres del oxígeno: singlete de oxígeno, ion superóxido, peróxido de hidrógeno y radical hidroxilo. Papel de la superóxido-dismutasa, superóxido reductasa, catalasa y peroxidasa en la protección frente a radicales libres del oxígeno. Efecto fotodinámico. Papel de las oxigenasas.

VI. VIROLOGIA

Tema 20: Caracteres generales de los virus.

Naturaleza de los virus. Estructura, composición y simetría. Diferencias entre virus y células. Rango del huésped. Cuantificación de virus. Etapas de la replicación vírica. Unión y penetración.







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Producción de acido nucleico y proteínas víricas.

Tema 21: Diversidad vírica

Características y grupos de fagos. Fagos virulentos. T4: Ciclo lítico y su regulación. Fagos temperados y lisogenia: lambda y P1. Fago Mu. Clasificación de los virus animales y consecuencias de la infección. Retrovirus. Entidades subvirales: virus defectivos, viroides y priones.

VII. ESTRUCTURA Y DINÁMICA DE GENOMAS MICROBIANOS

Tema 22: Mutación bacteriana.

Utilización de los microorganismos en genética. Concepto de mutación. Selección de mutantes. Bases moleculares y tipos de mutación. Reversión de la mutación. Mutágenos. Reparación de lesiones en el DNA: MMR, reversión de daño, BER, NER, recombinación homóloga, NHEJ, síntesis translesión. Sistema SOS. Mutagénesis y test de Ames. Mutación al azar: prueba de las fluctuaciones y de la siembra por réplica. Mutación adaptativa.

Tema 23: Recombinación genética. Transformación y transducción bacterianas.

Recombinación genética en bacterias. La transformación bacteriana: componentes y procesos. Diferencias entre Gram positivas y Gram negativas. Transformación de células eucarióticas. Transducción. Transducción generalizada, especializada y abortiva. Conversión fágica.

Tema 24: Recombinación genética. Conjugación bacteriana. Plásmidos. Tipos de plásmidos y su significado biológico. El proceso de conjugación. Transferencia del plásmido. Transferencia del genóforo mediada por el factor F en E. coli: HFRs y mapas genéticos. Clonación de genes en bacterias.

Tema 25: DNA móvil en microorganismos. Transposones y secuencias de inserción. Transposición conservativa, no replicativa y replicativa. Integrones. Elementos móviles de eucariotas: Transposones con DNA, retrotransposones con LTR. Retrotransposones sin LTR: LINES y SINES.

Tema 26: Genética de microorganismos eucarióticos. Genética de levaduras. Plásmidos. Tipos sexuales y locus MAT: determinación del sexo en Saccharomyces cerevisiae. Conjugación: Transducción de señales. Meiosis. Herencia mitocondrial en levaduras. Genes mitocondriales. Síntesis de proteínas en organelos. Secuenciación y análisis funcional de genes de levadura.

Tema 27: Genómica microbiana. Métodos de secuenciación de genomas microbianos. Escherichia coli: comparación de mapas físico y genético. Características de otros genomas de interés: Rickettsia, Treponema pallidum, cepas modelo y uropatogénicas de E. coli. Islas de patogenicidad. Genómica comparada y evolución. Genómica comparada y selección de dianas para agentes antimicrobianos.







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Actividades formativas

Horas de trabajo del

alumno por tema Presencial

Actividad de

seguimiento No presencial

Tema Total GG SL TP EP

1 3 1 2

2 4,5 1,5 3

3 3 1 2

4 3 1 2

5 4,5 1,5 3

6 4,5 1,5 3

7 4,5 1,5 3

8 4,5 1,5 3

9 3 1 2

10 4,5 1,5 3

11 4,5 1,5 3

12 3 1 2

13 3 1 2

14 3 1 2

15 3 1 2

16 3 1 2

17 4,5 1,5 3

18 3 1 2

19 3 1 2

20 6 2 4

21 9 3 6

22 6 2 4

23 6 2 4

24 6 2 4

25 6 2 4

26 3 1 2

27 3 1 2

P(laboratorio)-1 3

P(laboratorio)-2 3







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P(laboratorio)-3 3

P(laboratorio)-4 3

P(laboratorio)-5 3

Evaluación 21 2 19

Total 150 40 15 95

GG: Grupo Grande (100 estudiantes). SL: Seminario/Laboratorio (prácticas clínicas hospitalarias = 7 estudiantes; prácticas laboratorio o campo = 15; prácticas sala ordenador o laboratorio de idiomas = 30, clases problemas o seminarios o casos prácticos = 40). TP: Tutorías Programadas (seguimiento docente, tipo tutorías ECTS). EP: Estudio personal, trabajos individuales o en grupo, y lectura de bibliografía.







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Sistemas de evaluación

El examen de la parte teórica de la asignatura constará a su vez de dos partes, cada una de las cuales

constituirán el 50% de la calificación total:

La primera parte serán preguntas tipo test, con una sola respuesta válida en cada caso. Cada

dos respuestas erróneas se restará el valor de una acertada.

La segunda parte consistirá en una serie temas a desarrollar, dónde se valorarán la claridad

de conceptos, orden en la exposición y la capacidad de relación entre distintos aspectos de

la materia.

* Para poder aprobar se requiere alcanzar al menos un 2 sobre 10 en la parte correspondiente a cada

profesor. Esta medida trata de evitar que el alumno centre su aprendizaje solamente en una parte de

la materia, de modo que no queden lagunas en el temario que le impidan adquirir una visión global

de toda la asignatura

La evaluación de las clases prácticas incluye, por una parte, una evaluación continuada en la que el

profesor irá valorando la participación en el desarrollo de las mismas. Posteriormente cada alumno

elaborará un cuaderno de prácticas detallando el fundamento de cada práctica, su desarrollo y los

resultados obtenidos. Finalmente los alumnos realizaran un examen donde se valorarán los

conocimientos adquiridos en las clases prácticas. El examen de prácticas constará de preguntas tipo

test, sin negativos, con una sola respuesta válida en cada caso. La nota final de prácticas será

APTO/NO APTO. En caso de ser APTO la contribución de las notas de teoría y práctica a la nota

final será del 90% y 10% respectivamente.

Para aprobar la asignatura es necesario aprobar tanto teoría como prácticas.







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Bibliografía y otros recursos

- Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker. 2009. “Brock. Biología de los

Microorganismos” (12ª Edición) Prentice-Hall Iberia. Madrid.

- Prescott LM, Harley JP, Klein DA. 2009. “Microbiología” (7ª Edición) McGraw-Hill

Interamericana de España, S.A.U.

- Tortora, Funke, Case. 2007. "Introducción a la Microbiología" (9ª Edición) Editorial

Médica Panamericana.

- Schaechter, M., Ingraham, J.L., Neidhardt, F.C. 2006. Microbe. ASM Press







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Horario de tutorías

Se han asignado dos horas de tutoría para la preparación del examen final. No obstante los

alumnos podrán hacer uso de las tutorías, dentro del horario previsto para ellas, siempre que lo

consideren oportuno a lo largo del curso.

Tutorías regulares: Lunes, Martes y Miércoles de 11-13

Recomendaciones

Estudiar desde el primer día de clase

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